Предположим следующую ситуацию: выработанного электричества оказалось больше, чем население города или всей страны способно израсходовать? Куда в таком случае деваются лишние запасы энергии и возможно ли вообще их хранение?
Как производят электричество?
Электрическая энергия не присутствует в природе в неограниченном количестве – ее необходимо вырабатывать. Процесс получения энергии из первичных источников называется генерацией электричества.
Под первичной подразумевается вся та энергия, которая имеется в природных условиях в изначальном виде до искусственного преобразования. Естественные источники энергии могут быть регенеративными и нерегенеративными (не восстанавливаются). К первой группе можно отнести энергию Солнца, ветра, воды и т.п. Ко второй – ископаемые виды топлива: нефть, уголь, газ и др.
Электричество вырабатывается на электростанциях – специальных промышленных предприятиях. В этом процессе задействованы генераторы, которые превращают энергию в электрическую.
В области электроэнергетики выделяют несколько этапов доставки энергии конечному пользователю:
- Генерация или, собственно, производство.
- Передача посредством электросетей к месту потребления.
- Распределение энергии от первичных подстанций к вторичным.
- Накопление и восстановление энергии при помощи аккумуляции в устройстве (батарее).
Применение генератора – основной способ производства электричества. Принцип его работы базируется на наличии турбины и источника энергии. Генератор и турбина расположены на одной оси. Энергия воды, тепла, ветра и прочих источников подается на турбину – лопаточную машину. Под этим натиском она начинает вращаться.
Производство электричества происходит за счет электромагнитной индукции. Основными элементами генератора являются подвижный ротор, который образует вращающееся магнитное поле, и неподвижная обмотка статора. За счет движения в обмотке возникает электрическое поле. Образованный электрический ток затем изымается.
Можно ли производить электричество про запас?
На сегодняшний день не существует оптимального способа длительного хранения электричества, хотя специалисты всего мира работают над этим вопросом. Особенно активно проблему начали обсуждать в последние годы с развитием альтернативной энергетики.
Сейчас система генерации электричества предусматривает выработку энергии в соответствии со спросом на нее. Говоря простым языком, специальные диспетчерские пункты анализируют нагрузку в сети. Если она снижается, соответственно сокращается и выработка электричества.
Даже если предположить, что в один момент спрос на электричество резко пропал, а его выработано слишком много, то вся «лишняя» энергия распределяется среди других потребителей, которые в ней нуждаются.
На практике же на электростанциях регулируется количество произведенного электричества путем снижения расхода топлива либо подачи воды на турбину. Это позволяет экономить ресурс самой турбины, а также объем источника энергии.
Проблема восполняемых источников состоит в отсутствии регулярного доступа к ним. Например, энергию Солнца можно использовать не круглый год, как и запасы воды, уровень которых является сезонным. Именно поэтому накопление и хранение энергии стало особенно актуальным.
Некоторые варианты хранения энергии уже используются, но не в крупных промышленных масштабах. Например, гидроаккумуляторы работают следующим образом. При излишке электричества с его помощью наполняют водой два резервуара. Когда спрос на него возрастает, используют этот запас воды.
В современной электроэнергетике пока не предусмотрены способы накопления и длительного хранения электричества. Объем его производства строго соответствует спросу и текущему использованию. На электростанциях регулируется интенсивность подачи источника энергии (воды, тепла и т.д.) для повышения или понижения выработки.
